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A nonstationary extreme value distribution for analysing the cessation of karst spring discharge 
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下载免费PDF全文 Yan Liu Yonghong Hao Yonghui Fan Tongke Wang Xueli Huo Youcun Liu Tian‐Chyi J. Yeh 《水文研究》2014,28(20):5251-5258
The effects of climate change and population growth in recent decades are leading us to consider their combined and potentially extreme consequences, particularly regarding hydrological processes, which can be modeled using a generalized extreme value (GEV) distribution. Most of the GEV models were based on a stationary assumption for hydrological processes, in contrast to the nonstationary reality due to climate change and human activities. In this paper, we present the nonstationary generalized extreme value (NSGEV) distribution and use it to investigate the risk of Niangziguan Springs discharge decreasing to zero. Rather than assuming the location, scale, and shape parameters to be constant as one might do for a stationary GEV distribution analysis, the NSGEV approach can reflect the dynamic processes by defining the GEV parameters as functions of time. Because most of the GEV model is designed to evaluate maxima (e.g. flooding, represented by positive numbers), and spring discharge cessation is a ?minima’, we deduced an NSGEV model for minima by applying opposite numbers, i.e. negative instead of positive numbers. The results of the model application to Niangziguan Springs showed that the probability of zero discharge at Niangziguan Springs will be 1/80 in 2025, and 1/10 in 2030. After 2025, the rate of decrease in spring discharge will accelerate, and the probability that Niangziguan Springs will cease flowing will dramatically increase. The NSGEV model is a robust method for analysing karst spring discharge. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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Jing Wu Jian Yin Yonghong Hao Yan Liu Yonghui Fan Xueli Huo Youcun Liu Tian‐Chyi J. Yeh 《水文研究》2015,29(13):2855-2866
The traditional hydrological time series methods tend to focus on the mean of whichever variable is analysed but neglect its time‐varying variance (i.e. assuming the variance remains constant). The variances of hydrological time series vary with time under anthropogenic influence. There is evidence that extensive well drilling and groundwater pumping can intercept groundwater run‐off and consequently induce spring discharge volatility or variance varying with time (i.e. heteroskedasticity). To investigate the time‐varying variance or heteroskedasticity of spring discharge, this paper presents a seasonal autoregressive integrated moving average with general autoregressive conditional heteroskedasticity (SARIMA‐GARCH) model, whose the SARIMA model is used to estimate the mean of hydrological time series, and the GARCH model estimates its time‐varying variance. The SARIMA‐GARCH model was then applied to the Xin'an Springs Basin, China, where extensive groundwater development has occurred since 1978 (e.g. the average annual groundwater pumping rates were less than 0.20 m3/s in the 1970s, reached 1.20 m3/s at the end of the 1980s, surpassed 2.0 m3/s in the 1990s and exceeded 3.0 m3/s by 2007). To identify whether human activities or natural stressors caused the heteroskedasticity of Xin'an Springs discharge, we segmented the spring discharge sequence into two periods: a predevelopment stage (i.e. 1956–1977) and a developed stage (i.e. 1978–2012), and set up the SARIMA‐GARCH model for the two stages, respectively. By comparing the models, we detected the role of human activities in spring discharge volatility. The results showed that human activities caused the heteroskedasticity of the Xin'an Spring discharge. The predicted Xin'an Springs discharge by the SARIMA‐GARCH model showed that the mean monthly spring discharge is predicted to continue to decline to 0.93 m3/s in 2013, 0.67 m3/s in 2014 and 0.73 m3/s in 2015. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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熵权法在水资源与水环境评价中的研究进展 总被引：1，自引：0，他引：1
随着人口增长和经济社会的发展,水资源的供需矛盾日益增多,对水资源进行合理开发、高效利用、优化配置、全面节约、有效保护、综合治理是至关重要的新任务。熵权法是研究水资源可持续利用的重要方法,可以剔除指标体系中对评价结果贡献较小的指标,减少人为因素对于主观权重的影响,其计算结果真实准确,能够客观地反映水资源与水环境的现状,因此被广泛应用于水资源与水环境评价中,从而为水资源的高效利用及水环境的综合评价提供科学依据。本文对熵权法的由来及在水资源与水环境评价中的发展进程进行了探讨,重点对熵权法在水资源量、水资源承载力、水环境质量和水生态环境评价四个方面的应用进行了讨论和总结,并发现熵权法在水资源与水环境评价中有着良好的应用前景;同时,针对当前熵权法在水资源与水环境评价中存在的不足,提出了改进建议,为水资源与水环境评价的研究方向提供了新思路。除此之外,对熵权法的未来进行了展望：熵权法可与其他方法创新结合共同使用,构建合理全面的评价指标体系,在水资源利用发展趋势、时空格局演变等领域推广应用。 相似文献
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复杂地形下C波段雷达定量降水估计算法 总被引：1，自引：0，他引：1
C波段雷达定量降水估计（QPE）精度受到很多因素的影响,主要包括:（1）雷达标定,（2）非气象回波的干扰,（3）降水物垂直空间变化,（4）地形或地物的严重遮挡,（5）Z-R关系的代表性,（6）雷达拼图的质量,（7）雷达观测回波衰减等。文中雷达定量降水估计算法基于陕西省C波段天气雷达展开,从雷达探测数据质量控制、地形遮挡、Z-R关系和雷达拼图等方面提高C波段天气雷达定量降水估计的精度,产生降水类型产品和1 h定量降水估计产品,产品空间分辨率为0.01°×0.01°,时间分辨率为6 min。通过对7次降水过程进行评估,结果表明:基于混合仰角反射率因子处理模块和降水类型分类模块进行雷达定量降水估计,得到的结果与地面雨量站观测降水接近,1 h累计降水量的统计评分指标均方根误差稳定在3 mm以下,相对误差稳定在50%左右,相对偏差保持在?30%以内,雷达定量降水估计产品的离散度和绝对偏差都较低,表明该算法得到的雷达定量降水估计稳定可靠。 相似文献
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深圳S波段与X波段双偏振雷达在定量降水估计中的应用 总被引：3，自引：0，他引：3
双偏振多普勒天气雷达的一个重要应用是进行定量降水估计（QPE）,它可以获得反射率（ZH）、差分反射率（ZDR）和差传播相移率（Kdp）这些与降水粒子有关的信息,常用的双偏振雷达降水估计方法有基于ZH的R（ZH）、基于ZH和ZDR的R（ZH,ZDR）、基于Kdp的R（Kdp）和基于Kdp与ZDR的R（Kdp,ZDR）这4种。文中利用深圳市S波段和X波段双偏振多普勒雷达探测资料,结合高精度地形数据和雨滴谱仪观测数据,设计了基于双偏振量的定量降水估计方法:首先利用地形数据和雷达地理信息,分析了雷达的遮挡状况,形成了这两部雷达的复合平面扫描仰角信息;随后利用雨滴谱仪观测资料,使用T矩阵方法统计得到了深圳地区的上述4种降水反演方法的参数;最后设计了混合降水反演方法,基于双偏振信号（即Kdp和ZDR）的强弱,使用不同的降水反演方法进行定量降水估计。基于12个降水个例,利用各反演方法产生的定量降水估计结果与雨量计观测资料比较。结果表明,混合降水反演方法在降水反演的准确度和稳定性上均优于任何一种单一定量降水估计反演方法。基于文中介绍的定量降水估计方法,使用深圳S波段和X波段雷达产生了定量降水估计产品,并与深圳目前业务定量降水估计产品进行对比评估。结果表明,使用本方法产生的定量降水估计产品在准确度和稳定性上要优于目前的业务产品。此外,X波段雷达的定量降水估计产品性能要略高于S波段雷达的定量降水估计产品,这说明高时、空分辨率的X波段雷达可以提高定量降水估计精度。但由于雷达扫描平面内双偏振雷达对融化层和冰区的偏振量观测与降水的关系尚未明确,因此,本方法仅适用于雷达扫描平面内液态降水区。 相似文献
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Wang Youcun Li Min Jiang Kecai Li Wenwen Zhao Qile Peng Hailong Lin Minseng 《GPS Solutions》2022,26(1):1-15
GPS Solutions - The precise satellite clock bias prediction is critical in improving the positioning, navigation and timing (PNT) service capabilities of the global navigation satellite system... 相似文献
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Low Earth Orbit satellite on-board accelerometers play an important role in improving our understanding of thermosphere density; however, the accelerometer-deri... 相似文献
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中国天山地区降水对全球气候变化的响应 总被引：7，自引：6，他引：1
天山地区的降水变化及其对全球气候变化的响应是近年来研究的热点。利用中国天山地区40个气象站1951-2014年的月降水数据,运用线性倾向估计、相关分析等气候诊断方法,分析了该区域的降水变化,探讨了主要气候指数与降水同步变化的相关关系。结果表明：年降水呈现出"西多东少,北多南少,高山多外围少"的特征,年降水变化率为6.0 mm·（10a）-1。SASMI与年降水表现为显著正相关,PDO、PNA和AO与年降水表现为弱正相关,且有局限性。在枯水期,SASMI与天山北坡及部分中高山地带的降水表现为弱正相关,而在西天山南坡表现为弱负相关,ENSO与中、西天山南北坡的中低山带的降水变化相关性较高。在丰水期,SASMI与天山南坡和高山区降水变化相关性较高,PDO与中、西天山南北坡的低山带部分站点的降水变化相关性较高。 相似文献
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1990年以来天山乌鲁木齐河上游水资源研究进展 总被引：2，自引：2，他引：0
乌鲁木齐河是我国西北地区典型的降水、冰川和地下水综合补给的内陆河,对其水资源的研究不仅是西北寒区旱区水环境和水资源研究的热点,而且对区域生态环境改善和经济可持续发展具有重要意义。乌鲁木齐河水文水资源的研究内容十分广泛,并取得了很多高水平的学术成果。从高山区气候变化与冰冻圈的相互影响,山区降水变化与径流的相互影响,出山口径流对气候变化的响应以及洪灾、致灾因子分析,流域内同位素、树轮气候和水环境研究等四个方面总结了相关研究。结果表明：（1）乌鲁木齐河上游气候趋于暖湿。气温的升高很大程度上受冬季气温大幅度升高影响,气温对高山区冰川积雪的影响要大于降水;冬季负积温也加快了冻土的消融;气温和降水的变化导致乌鲁木齐河上游河段冰川后退加速,积雪融化、雪线上升,冻土活动层增厚。（2）乌鲁木齐河流域降水量和降水变化速率具有明显的垂直特征,在中高山地区降水量和降水变率较大;山区降水还具有年代际特征,20世纪90年代以来,山区降水量呈现增加趋势并促进了山区径流量的增加。（3）降水量和冰川融雪量的增加,很大程度上加大了乌鲁木齐河流域山区的径流量,使得出山口区域洪水灾害的发生频率增加。（4）同位素分析的运用对探索径流形成和转化的机理具有重要意义。树轮研究为乌鲁木齐河流域气候变化序列的重建提供了技术手段。今后,乌鲁木齐河水资源承载力、水循环过程和水污染问题,是区域实现生态环境建设和可持续发展的重要研究内容。 相似文献